海馬における動的な記憶情報表現の可視化とそのメカニズムの解明

2015 年度 実績報告書

• 研究領域: 多様性から明らかにする記憶ダイナミズムの共通原理
• 研究課題/領域番号: 26115530
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 佐藤 正晃 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 客員研究員 (90518325)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 脳・神経 / 二光子レーザー顕微鏡 / カルシウムイメージング / バーチャルリアリティ / 場所細胞

研究実績の概要

本課題は、海馬における記憶情報表現の動的な性質を理解するために、マウスをバーチャルリアリティ下の空間学習課題で訓練した時の海馬場所地図の可塑的変化をin vivoカルシウムイメージングで明らかにすることを目的としている。本年度は、仮想直線路を走るマウスのCA1野の場所細胞地図を、異なるセッションで間で比較することで、海馬の場所地図の安定性を定量的に解析した。昨年度までに得られた結果で、仮想直線路内に設定された視覚的手がかりや報酬の存在する場所は、他の場所よりも多くの場所細胞によってコードされること（過剰表現）が明らかになった。このメカニズムを解析する目的で、場所細胞の安定性が上記のような行動上重要な場所とそうでない中立的な場所とで差があるかどうか検討したところ、前者の安定性の方が後者のものより高いことが明らかとなった。一方で、新しい場所細胞が形成される確率や、中立的な場所をコードする細胞が行動上重要な場所をコードする細胞に変化する確率には差が見られなかったことから、場所細胞の選択的な安定化が過剰表現の形成のメカニズムであることが示された。
また、上記の場所地図の形成に関わる回路メカニズムを明らかにする目的で、対物レンズを上下動することで焦点を変化させることのできるピエゾアクチュエータを二光子顕微鏡に取り付け、上昇層に存在する抑制性介在細胞と錐体細胞層に存在する興奮性錐体細胞の２つの細胞タイプを、ほぼ同時にイメージングする３次元カルシウムイメージングを試みた。しかし、ピエゾアクチュエータは対物レンズの位置を物理的に動かすため、特に重い対物レンズの場合は高速かつ正確に動作を制御することが難しく、この問題を解決する一つの方法として、対物レンズを上下動させることなく焦点を変化させることのできる可変焦点レンズの使用を検討した。この手法の最適化は今後の課題である。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Generation and imaging of transgenic mice that express G-CaMP7 under a tetracycline response element (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Sato, Masako Kawano, Masamichi Ohkura, Keiko Gengyo-Ando, Junichi Nakai and Yasunori Hayashi
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10(5) ページ: e0125354
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0125354
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A top-down cortical circuit for accurate sensory perception (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Manita, Takayuki Suzuki, Chihiro Homma, Takashi Matsumoto, Maya Odagawa, Kazuyuki Yamada, Keisuke Ota, Chie Matsubara, Ayumu Inutsuka, Masaaki Sato, Masamichi Ohkura, Akihiro Yamanaka, Yuchio Yanagawa, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi, Matthew E. Larkum and Masanori Murayama
  • 雑誌名: Neuron 巻: 86(5) ページ: 1304-1316
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2015.05.006
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 行動上重要な場所の表象は海馬CA1場所地図において優先的に安定化される (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤正晃、水田恒太郎、Tanvir Islam、河野真子、竹川高志、Daniel Gomez-Dominguez、山川宏、大倉正道、深井朋樹、中井淳一、林康紀
  • 学会等名: 第39回 日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-22